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Física de Partículas e o Universo

Questões para um universo...

...um Universo de Questões!

Pedro Abreu

LIP/IST, Set./2010

CERN Portuguese

Teachers Program

• As condições (T,ε) do Universo logo após o Big-Bang serão recriadas no LHC.

13.7

Universo

O Cosmos no LHC

2/20

Universo

• Porque é que o Universo é escuro?

(Olbers, 1823)

3/20

Universo – Nasa’s Hubble Deep Field

4/20

History of Our UniverseExtr

eme

?

HOJE

LHC

RCF

5/20

Universo

Estudo da Radiação Cósmica de Fundo [RCF] (COBE)(Prémio Nobel 2006)

T= 2.7 K

ΔT= 3.3 mK(depois da subtracção do fundo comum)

Δ T= 18 µK(depois de corrigido para o mov. Terra)

Penzias & Wilson,Prémio Nobel 1965

6/20

Universo

A mais precisa observação hoje (WMAP)

COBE(7 degree resolution)

WMAP(0.25 degree resolution)

7/20

Assimetrias na RCF como sementes de galáxias...

8/20

Gravidade:G M(r)/r2 = v2/rMassa interior: M(r) = v2 r / G

velocidade das estrelas (v)raio r

©A.De Angelis

O Mistério da Matéria Escura

Maior fracção de massa não brilha! O que é?!

9/20

Matéria Escura na Colisão de Aglomerados de Galáxias

10/20

Matéria Escura na Colisão de Aglomerados de Galáxias

(simulação)

11/20

Matéria Escura na Colisão de Aglomerados de Galáxias

(reconstrução)

© C

HA

ND

RA

X-R

AY O

BSER

VATO

RY

MatériaNormalMatéria Escura

(Reconstruída)Matéria Escura

(Reconstruída)

12/20

Matéria Escura também aqui na nossa Galáxia!

• Espalhada pela galáxia, não agrupada!

• Nenhuma forma de matéria conhecida!

v

r (kpc)

©Anglo-Australian Observatory

© COBEM100 <=> Milky Way Milky Way

Distance

Velo

city

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O Mistério da Energia EscuraCientistas estudaram supernovas distantes para estimar a variação da expansão do Universo.

Esperavam que a taxa de expansão deveria diminuir desde o tempo do Big Bang.

14/20

Oops…NÃO está diminuindo!

fain

ter

• A Expansão do Universo está acelerando!

• Algo se sobrepõe à gravidade!

• Cientistas chamam-lhe ‘Energia Escura’

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Evidência para EE! fa

inte

rfa

inte

r

E mais recentemente:

Lum

inos.

dim

inui

s/ efeito

DensidadeNão-Matéria

.vs.Densidade

Matéria

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Fotografia bebé do Universo (380 000 anos de idade)

Energia Escura na RCF (ou CMB)

A Expansão do Universo está Acelerando!

©WMAP

VerificaçãoIndependente!

17/20

Então, de que é feito o Universo?!

?

??!

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Como poderá LHC ajudar?

• Bosão de Higgs ? Explica a origem da Massa

• Encontrar Supersimmetria, se existir: o melhor candidato para a Matéria Escura será a partícula supersimétrica mais leve, estável e produzida em grandes quantidades no Big Bang

• Encontrando Weakly Interactive Massive Particles, que se existirem em grandes quantidades = Matéria Escura

• Encontrando dimensões extra (>=5D), etc!

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Conclusões

Partículas Elementares

A Origem da massa

A Unificação das Interacções

Violação de CP

Big-BangNucleosíntese primordialRadiação Cósmica de Fundo

Grande unificaçãoDecaimento do protãoSupersimetriaGravitação e supercordas

Cosmologia

A Expansão do Universo

Inflação ? Teorias VSL ?

Matéria Escura/Energia escuraBuracos Negros

Assimetria matéria-antimatéria

Espectro de massas, famíliasMassa dos neutrinosMassa e simetria de gaugeMecanismo de Higgs Homogeneidade

Ω ≅ 1

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Obrigado pela vossa atenção!